材料性能学作业及答案.doc

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第一章
1名词解释
4、决定金属屈服强度的因素有哪些?
答:内在因素:金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素:温度、应变速率和应力状态。
将某材料制成长50mm,直径5mm的圆柱形拉伸试样,当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为:
F/N 6000 8000 10000 12000 14000
ΔL 1
求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。
解:已知:L0=50mm,r=,F与ΔL如上表所示,由公式(工程应力)σ=F/A0,(工程应变)ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得:A0=
σ1= ,ε1=,
σ2= ,ε2=,
σ3= ,ε3=,
σ4= ,ε4=,
σ5= ,ε5=,
又由公式(真应变)e=ln(L/L0)=ln(1+ε),(真应力)S=σ(1+ε),计算得:
e1=,S1=,
e2=,S2=,
e3=,S3=,
e4=,S4=,
e5=,S5=,
又由公式S=Ken,即lgS=lgK+nlge,可计算出K=×103,n=。
11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险? 
答:韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂,这种断裂有一个缓慢的撕裂过程,在裂纹扩展过程中不断地消耗能量;而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显征兆,因而危害性很大。
韧性断裂:是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂
 特征: 断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。 断口成纤维状(塑变中微裂纹扩展和连接),灰暗色(反光能力弱)。
 断口三要素: 纤维区、放射区、剪切唇这三个区域的比例关系与材料韧断性能有关。 
脆性断裂:断裂前基本不发生塑性变形的,突发的断裂。
 特征:断裂面与正应力垂直,断口平齐而光滑,呈放射状或结晶状。
 注意:脆性断裂也产生微量塑性变形。 断面收缩率小于5%为脆性断裂,大于5%为韧性断裂。
14、通常纯铁的rs=2J/m2,E=2×105MPa,a0=×10-10m,试求其理论断裂强度σm。
解:由公式σm=(Ers/a0)1/2,可得σm=×104MPa。
若一薄板内有一条长3mm的裂纹,且a0=3×10-8mm,试求脆性断裂时断裂应力σc(设σm=E/10=2×105MPa)。
解:由公式σm/σc=(a/a0)1/2,a为σc对应的裂纹半长度,即a=,σc=
17、断裂强度σc与抗拉强度σb有何区别?
答:σc是材料裂纹产生失稳扩展的断裂强度,在应力应变曲线上为断裂时的强度值。σb是韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力。
第二次作业(P54)
第二章
解释下列名词
说明下列力学性能指标的意义
简述缺口三效应
(1)造成应力集中
(2)改变了缺口前方的应力状态,使平板中的材料所受应力由原来的单向拉伸变为两向或三向拉伸
(3)缺口使塑性材料得到强化
说明下列工件选用何种硬度试验法
解:
(1)渗碳层的硬度分布:HK或HV
(2)淬火钢:HRC
(3)灰铸铁:HB
(4)硬质合金:HRA
(5)鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体:HV或HK
(8)氮化层:HV
(10)高速钢***:HRC
(30kgf)载荷下测定某钢材的维氏硬度。,试计算该钢材的维氏硬度值,并推算这种钢的抗拉强度值σb(抗拉强度不需要算)。
解:HV=,式中F以gf为单位,d以um为单位。
HV=
第三章
1解释下列名词
2说明下列力学性能指标的意义
5下列3组试验方法中,请举出每一组中哪种试验方法测得tK的较高?为什么?
(1)拉伸和扭转;(2)缺口静弯曲和缺口扭转弯曲;(3)光滑试样拉伸和缺口试样拉伸。
答:
材料的脆性越大,tK越高;同一种材料的脆性则随试验条件而定; 
(1)拉伸测出的tK比扭转测出的tK高,因为扭转条件下,材料容易产生塑性变形,材料的脆性小。 
(2)缺口冲击弯曲测出的tK比缺口静弯曲测出的tK高,因为冲击试验时,加荷速度增加使变形速度增加,结果使塑性变形受到抑制,从而使材料的脆性增